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CASE.1 人手のかかる単純作業を自動化

自動化したいが、何から始めればよい?

重労働で体への負担が大きい工程、複雑な手作業で集中力が求められる工程、単純作業ゆえ誰もやりたがらない工程等々、「自動化できたら良いのに…」と、長年思いながらも着手できていない工程は多いと思います。これらの工程を、専用の治工具などを用いて負担を減らすなどの工夫により、 人手でなんとか解決している現場も多くあるのではないでしょうか。同時に、「何から始めたらよいか?」という悩みから、自動化に対して高いハードルを感じている人も多くいらっしゃいます。

構想ができれば、自動化はできる

自動化のハードルが高いと感じるのは、設備の構想ができないことが原因です。すなわち、設備にどのような動きをさせるのか(アプローチ)を検討できればよいのですが、メカ的な機構や電気的な制御といった設備に用いられる要素技術を知らないことには、その動きを検討することが難しくなります。他にも、自動化を前提に生産ライン全体を最適化することや、設備に任せる領域と人がやる領域を切り分けられること、最適な技術要素を組み合わせること、人のカン・コツを自動化することなどが求められます。

生産ライン全体を
観察する

生産ラインをじっくり観察し、設備による最適化を検討します。大切なのは、人の作業の再現にとらわれないこと。自動化するにあたっては、作業工程の順序を変えたり、アプローチを変えるなど、自動化を前提としたラインの最適化を検討します

設備に任せる要件
を定義する

製品づくりの要求に応じて、レイアウト・物流・工程・コストなど最適解を導きます

要素技術を組み
合わせる

メカ的な機構、ソフトによる制御など、たくさんの自動化のアプローチの中から最適なものを組み合わせます(セットアップ)

熟練工の判断基準
やアプローチを自
動化する

人は五感を使った判断をしながら作業をしています。その判断基準や作業のアプローチなど、カン・コツを設備に落とし込んでいきます

自動化のための設備構想ができる

最適な設備自動化の構想提案から設計・製作まで

弊社では、機械・電気・ソフト分野のスペシャリストが様々な業界において生産設備と日々向き合い、それぞれの技術を融合して自動化の実現を支援しています。設備を構成する要素技術や要件を定義する力、構想を実現するためのアプローチを有し、お客様の設備の自動化・省人化をサポートいたします。さらに、構想を実現するための設備設計・製作に至るまでのトータルのエンジニアリングサービスをご提供しております。

事例:ガス機器メーカーA社
人手のかかる単純作業をロボットで自動化

A社は、ガス機器のメーカーである。その製造ラインは、類似する製品を多品種製造していることもあり、人の目による判断や人手に頼る工程も多く残っていた。近年はロボットやカメラ、画像認識技術などが進化しており、これらを使った自動化ができないかという検討をすることとなった。自動化の可能性検討において、小型金属部品の組み立て工程が対象となった。
2つの金属部品をピックアップし、圧入、検査、トレイへ整列するという作業を自動化する。当社に対して、6点のご要望を頂いた。特に多品種に対応できることと、短いサイクルタイムを実現するという2点が大きな課題となった。

  • A社からのリクエスト
  • できるだけ省スペースで
  • 多品種に対応してほしい
  • 少ない操作で複数の製品を切り替えられること
  • サイクルタイムは6秒
  • 部品供給は1日2回
  • 可動率95%(段取り替え、部品供給で止めない)
課題解決のために行った施策
要件定義
  • 小さな部品を手早く組み立てることや、多品種に対応することが前提であり、産業用ロボットを使ったバラ積みピッキングによって自動化にチャレンジすることとなった。
  • このほか、品質、サイクルタイム、装置サイズ、予算などをヒアリングし、要件に落とし込んでいった
構想検討
  • 自動化の鍵となるバラ積みピッキングの構想で、3Dカメラでは高価でピッキングも難しいと判断。振動フィーダで個々にばらして2Dカメラで撮像することで、安価で確実なピッキングを実現した
  • さらに、多軸ロボットを使って多品種に対応することや、サーボプレスを使ってプレス量をコントロールし、品質の安定を図るなど、機械・電気・ソフトウェアのベストな組み合わせを検討していった
設備設計
品質の作りこみなど、お客様のニーズを設計に織り込んでいった
  • 部品の投入品種間違いを2Dカメラで併せてチェック
  • サーボプレスの挿入量をリニアゲージでデータ化
  • 制御機器を装置下部に収納した省スペース設計
製作
  • 設計で作り込んだ要求値を実現する為、協力工場と連携した製作を実施
  • プレス条件、サイクルタイム、安全性、段取り替え手順、アラーム情報の可視化などの顧客要求を満足していることを社内試験で確認
現地調整・納品
現地への搬入から立ち上げ、試運転、流動確認(前後工程との連動確認)、生産立会いまで行った後にお引渡し
ご提供できた成果
(1)多品種に対応した(段取り替えの時間削減)
多品種の混合生産ラインであり、正しい部品を正確にピックすることはもちろん、段取り替えの時間を削減することも重要となる。これに対応するため、画像処理と多軸ロボットを組み合わせた、バラ積みピッキングを採用した設備を構想検討し、解決を図った
(2)短いサイクルタイムを達成することができた
要求タイムが厳しく、3次元画像処理では高価でピッキングも難しいと判断をした。そこで、フィーダーの工夫によって2次元で処理できるようにし、安価で高速なピッキングを実現。厳しいサイクルタイムをクリアすることができた
(3)省人化の実現
お客様の要求をすべて満たすことができ、省人化を実現することができた。これにより開発費用は早期に回収できる見込みで、何よりも活人化に結びついている

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